Photovoltaik Physik und Technologie der Solarzellen - IPHT Jena

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Bei p-dotierten Halbleitern ist alles analog bei Oberflächenladungen mit umgekehrtem
Vorzeichen.
Der hier behandelte Effekt ist das Funktionsprinzip von Feldeffekttransistoren.
4.9.2 p-n-Übergang
Bringt man einen n- und einen p-dotierten Halbleiter in Kontakt, so entsteht ein p-n-Übergang.
Bevor der Kontakt hergestellt ist, befindet sich das Fermi-Niveau in den beiden Halbleitern auf
verschiedener Höhe. Nach Einstellung des Gleichgewichts ist das Fermi-Niveau, also das
elektrochemische Potential der Elektronen, in beiden Teilen auf gleicher Höhe. Dazu muss ein
elektrisches Potential, die Diffusionsspannung V D zwischen beiden Teilen entstehen (Abb.
4.21). Ein angeschlossenes Voltmeter misst die Differenz der Ferminiveaus, also null. Die
Diffusionsspannung kann nicht mit einem Voltmeter gemessen werden.
Abb. 4.21: Bandschema eines p-n-Übergangs
Die Diffusionsspannung lässt sich folgendermaßen berechnen: In der Näherung, dass auf beiden
Seiten die Dichte der Minoritätsladungsträger viel kleiner als die der Majoritätsladungsträger ist
und alle Dotanden ionisiert sind, also dass eine mittlere Temperatur herrscht, ist die Dichte der
Majoritätsladungsträger gleich der jeweiligen Dotandenkonzentration. Die Minoritätsladungs-
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trägerdichte ergibt sich jeweils aus np=ni und die Potentialdifferenz, also die Diffusionsspannung,
aus Gl. 4.37.
(4.42)
4 Halbleiter I: Gleichgewicht F. Falk, Photovoltaik WS 2010/11